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Die Wirkungsweise elektromagnetischer Felder wurde von Laplace, Maxwell und Gauß in ihren Grundlagen beschrieben. Ihre praktische Umsetzung auf dem Feld der Elektrotechnik erfolgte, unter anderem, in Form von Elektromotoren, Generatoren (z.B. Dynamos) und Lautsprechern.
Folgend möchten wir Ihnen die Arbeitsweise und Einsatzgebiete permanentmagnetisch beeinflusster Anwendungen darlegen.
Umwandlung elektrischer in mechanische Energie
In zunehmendem Maße wird im Bereich der Klein-Elektromotoren die Felderregung durch Permanentmagnetwerkstoffe vorgenommen.
Vorteile:
- hoher Wirkungsgrad (Energieersparnis)
- geringes Volumen (kleine Bauform, geringes Gewicht, Reduzierung des
Systempreises)
- erhöhte Funktionssicherheit (Isolationsfehler, bürstenlos)
- geringe Erwärmung (Wirbelstromeffekte)
Einsatz in Kraftfahrzeugen: Anlassern, Ventilatoren, Scheibenwischern, Kraftstoffpumpen, Fensterhebern, Türverriegelungen, Sitzverstellungen, - elektro - hydraulischen - Lenkunterstützungen
im Maschinenbau: als Stell - und Regelantriebe
in Haushaltswarenmaschinen: Saftpressen, Küchenmaschinen, etc.
in Büromaschinen: Druckern, Kopierern, Festplattenlaufwerke, etc.
in der Unterhaltungselektronik: Lautsprecher, Antriebsmotoren Bedingt durch die Vielfältigkeit ist eine komplette Listung zu umfangreich.
Bürstenlose Gleichstrommotore
Die ständig steigende Akzeptanz für diese Technik basiert auf folgenden Vorteilen:
- Längere Lebensdauer: Bedingt durch die fehlenden Bürsten wird die
Lebensdauer signifikant erhöht.
- Höhere Geschwindigkeit: Die Rotationsgeschwindigkeit des Motors wird
nicht mehr durch die Kontaktfläche der Bürsten und des Kommutators
beeinflußt.
- Geringerer Temperaturwiderstand: Bedingt durch die Konzeption wird eine
verbesserte Wärmeableitung ermöglicht.
- Sauber: Durch das Fehlen der Bürsten entsteht kein Staub.
- Reduzierung von Gewicht und Abmessung: Bürstenlose Systeme sind
kleiner und leichter als vergleichbare Antriebe.
- Reduzierung des Geräuschpegels - Höhere Effizienz: Der Wirkungsgrad von
bürstenlosen PM - Motoren liegt höher als bei vergleichbaren
Systemen und weist zudem eine größere nutzbare Bandbreite auf.
Umwandlung mechanischer in elektrische Energie
Basierend auf dem Prinzip des Dynamos (Feldveränderung innerhalb einer Spule) stehen verschiedene Nutzungstechniken zur Verfügung.
Einsatz
Generatoren, Fahrraddynamos, Schwungmagnetzünder, Mikrofone, Schallplattenabtastsysteme (moving coil), Spulen für die Sensorik
Sonderformen
Neben den bisher genannten werden folgende Eigenschaften in Sonderformen genutzt:
Wirbelstromeffekt
Wirbelstrombremsen weisen hervorragende Eigenschaften hinsichtlich des Verschleißes sowie der Dosierbarkeit der Bremskraft auf. Der Bremseffekt wird durch die Bewegung eines Magnetfeldes über ein stromleitendes Material ausgelöst. Hierbei wird durch ein im stromleitenden Material generiertes elektrisches Feld, ein magnetisches Feld in Opposition zum angelegten Magnetfeld erzeugt. In der Praxis werden z.B. quer zur Bewegungsrichtung angeordnete multipolare Permanentmagnetsysteme über ein Kupferband geführt.
Einsatz in
- Stromzählern
- Faden- und Drahtabspuleinrichtungen
- Fahrzeugen - Schwingungsdämpfern
- Hometrainern
Werkstoffe
Zum Einsatz kommen vorzugsweise hoch koerzitive Magnetwerkstoffe der Typen
- Hartferrite anisotrop
- NdFeB- Plastomagnete -Sm/ Co gesintert
- NdFeB gesintert
Umlenkeffekte (Exkurs)
Bei Anlegen eines Magnetfeldes werden Elektronen abgelenkt bzw. beeinflußt.
Anwendung:
- Korrektur der Bildröhre
- Bogenlichtgebläse
- Metallisierung durch Plasmaverfahren
- Ionenpumpen für die Vakuumtechnik
- Halleffekt
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